基于“游戲化學習”的中職數學教學實踐*
——以“極坐標”教學內容為例

隨著游戲對學生生活的影響越來越大，游戲的教育價值研究也越來越深入，游戲的教育應用價值不斷凸顯。Mac Prensky在《游戲化學習》中具體分析了游戲的學習功能，并對游戲在教育、軍事訓練、醫學實踐等領域的應用做了詳細介紹。游戲可以使學習更有趣，激發學生的學習動機，促使學生更加積極主動地學習。本文將“游戲化學習”應用到中職數學教學中，以體驗學習理論為基礎，以游戲環境為主要學習環境來進行數學探究學習，提高學生學習興趣，激發學習動機，提升學生數學素養與思維品質，培養和發展學生的探究能力，使其掌握科學的學習方法、養成良好的學習習慣并提高其合作學習的能力。

以“極坐標”為例，在校數學教研室、藝術設計專業教師團隊、計算機工作室的共同協作下，筆者及團隊開發了一款以國規教材第八章解析幾何知識內容為基礎的冒險類尋寶教育游戲《數學號》，本課程的授課對象——平面設計專業的學生亦參與設計了游戲界面。學習即尋寶，數學作為基礎學科，學習的過程就是探尋自然科學奧秘的過程。利用游戲的形式，讓這一過程充滿趣味、顯得神秘且富有吸引力。冒險類尋寶游戲屬于網絡游戲的門類，也是學生比較熱衷的一類游戲，所以把尋找數學寶藏作為游戲背景，讓學生在探究、游戲的過程中不僅達成對知識目標的掌握，也體會到數學的魅力所在。

一、課程簡介

本單元分成七個小節，分別為：平面上的直線方程、平面上直線的位置關系、圓、橢圓、雙曲線、拋物線、極坐標。課程共計24課時，學習進度為每周4課時，學習時間共計6周。每小節的學習分為三個階段：自主學習階段、合作探究學習階段和反思總結階段。

第一，自主學習階段。學生利用平臺微課和網絡資源學習“極坐標”的概念，以及如何在極坐標系中標點、識點；完成教師在平臺上發布的課前任務；在平臺討論區內進行討論，分享自己查閱到的有關“極坐標”的歷史、傳說、應用以及與專業相關的知識；根據完成情況，取得《數學號》游戲的闖關藏寶圖。

第二，合作探究學學習階段。學生登錄《數學號》游戲平臺，進入本節內容對應的游戲關卡。在游戲闖關的過程中遇到問題，如極坐標系內點與坐標的對應關系、極坐標與直角坐標的互化等，然后猜想、合作探究驗證、分享探究結果。教師提供探究方法上的指導和支持，提供小組合作學習和知識內容方面的指導。

第三，反思總結階段。學生回顧、反思游戲化探究過程中的收獲，教師引導學生從多個維度進行總結。

二、游戲設置與技術實現

（一）游戲主要特征

《數學號》的游戲背景是：幾個世紀以前，有一位對數學十分癡迷的冒險家Math伯爵，將他必生所得財富藏于七塊大陸，只有利用數學知識破解謎題、探險闖關，才能找到寶藏。

作為一款尋寶類的教育游戲，《數學號》有如下特征：第一，與知識內容聯系緊密。游戲中的七塊大陸對應了章節內的七個小節，且根據知識內容的不同，環節與情境的設置也不盡相同，使學生對游戲保持神秘感與新鮮感。第二，對合作的支持。《數學號》是一款在線聯機游戲，支持玩家之間小組合作。玩家可以自行分組，協作闖關。第三，及時反饋和多元評價。游戲針對學生的闖關情況進行及時反饋，并推送針對知識點的鞏固練習，學生可以及時對薄弱環節進行鞏固。游戲的評價也結合了形成性評價和終結性評價、小組評價與個人評價，既關注最后的游戲結果，更關注學生在游戲過程中付出的努力。

（二）技術實現

本系統軟件為基于多層次網絡的聯機游戲實訓平臺。開發主體以Visual Basic為基礎，界面及特效部分由ACTIONSCRIP輔助，具有互動性、娛樂性、實用性等特點。在基本硬件和數據軟件的基礎上，為支持系統軟件和應用軟件的工程化開發和維護。支持軟件開發的相關過程、活動和任務，為工具集成和軟件的開發、維護及管理提供統一的支持。

本系統通過融入趣味情景的游戲平臺，提高學生知識實際運用能力和思維能力。設計多次不同類型的闖關游戲互動，將虛擬場景和真實數學知識相結合并建立虛實結合的教學機制。教師版可以在后臺對學生游戲進行管理，包括統一開啟、停止、發送通知、推送練習、查看及時反饋等；學生端也可以與教師端聯系，進行求助、咨詢等。

三、針對本課程的學生活動設計

在游戲化學習的過程中，學生主要進行自主學習、游戲操作、玩家互動、反思總結等活動。

一是自主學習。學生課前利用網絡資源、平臺任務點和微課資源對“極坐標”的課程內容進行自主學習，了解“極坐標”的概念，并了解如何在“極坐標”系中標點、識點，并完成課前任務。只有經過自主學習，課前任務達標，才能得到游戲闖關所需要的藏寶圖。

二是游戲操作。課中，學生進入游戲，合作探究、闖關。學生在游戲情境的推動下，進一步對知識點進行深入探究，包括極坐標系內點與坐標的對應關系，極坐標與直角坐標互化。教師此時需要關注課堂生成，給予學生科學的探究方法和高效的探究工具。在本課時中，學生在“密室探險”關卡遇阻，產生猜想，教師隨即利用投影儀進行線下教學活動，引導學生認識到極坐標系中點與坐標是一對多的關系，再經由幾何畫板軟件探究得到一一對應的限定條件。

三是玩家互動。游戲設計強調團隊協作，學生在闖關過程中將體驗競爭、討論、協同三種協作形式。個體得分排名、等級等作為競爭目標；通過討論找到進階的策略，學生在此過程中要能夠傾聽和表述，思維的連接更緊密；組內同學共同完成通關任務，協同合作，學生發揮各自的認知優勢，相互爭論、相互幫助、相互提示。

四是反思總結。反思讓學生認識到游戲并不單純，而是一種學習活動。教師與學生在互動探討、自由的學習氛圍中，從知識、情感、思想方法、學習經驗等幾個維度反思本節課的收獲，并在課后討論區繼續分享討論。在本課程中，學生將通過課堂及時反饋小結、寫游戲日志、討論區分享心得等途徑進行學習反思。

四、課程評價設計

課程評價貫穿整個教學活動，包括課前的診斷性評價以及貫穿始終的過程性評價與結果性評價。課前，教師根據平臺上學生完成課前任務的反饋，了解學生在學習過程中遇到的困難，并依此對課堂教學做出調整；課中，《數學號》教育游戲軟件對學生每個關卡的完成情況做出及時反饋，并在課末闖關完成之后形成總結性評價，這個評價不僅反饋到個人，同時也反饋到小組。《數學號》教育游戲將每位學生的評價記錄存儲在用戶管理模塊，橫向可以與同學進行對比，組內協作、組間競爭、個體比較；縱向可以根據記錄了解這一階段學生游戲學習的情況，學生和教師都可以以此為依據調整學習狀態或教學策略。本課程的評價設計不僅關注學生的學習結果，也關注他們在達成目標的過程中所做出的努力。

五、總結與展望

本文基于“游戲化學習”理念，以“極坐標”教學內容為例，闡述筆者及團隊利用自主開發的《數學號》教育游戲軟件改進數學教學方法的實踐經驗。根據后期筆者跟蹤調查的結果可發現：

第一，學生在學習、游戲時饒有興趣、樂此不疲，課堂效率大大提高。學生能夠很好地根據游戲規則完成課前任務及課后拓展，規則意識增強，逐步養成了良好的學習習慣。協作闖關的過程中，學生提升了團隊意識，能夠互助合作、相互促進，合作學習、溝通交流的能力也得到相應提升。成功闖關競技排名讓學生體驗到了學習的成就感，增強了學習數學的信心。在游戲情境的推動下，學生自主思考、合作探究，切實體會到了數學的實際應用價值，提升了自主解決困難的能力。

第二，研究過程中也存在一些不足。一是研究周期不長，本課程只選定了《解析幾何》這本教材中“極坐標”這部分教學內容作為知識基礎開發了游戲，而“游戲化學習”的實踐應用探索應該是一個內容涉獵廣泛且持續時間很長的過程。二是并不是所有知識點都適合運用此類線上電腦游戲輔助教學。教材中的每個模塊都有自己的特點，比如立體幾何著重培養學生的空間思維能力，函數著重變量間的依賴關系，等等。我們要找到合理的切入點，使得游戲化的教學設計與知識模塊的學習目標相契合。“游戲化學習”是一個框架、一個容器，我們要做的是讓游戲內容、教學內容有“靈魂”，讓其在教學實踐中熠熠生輝。

第三，結合本案例，適合中職學生的“游戲化學習”課程設計應該考慮到如下因素：1.與知識點緊密結合的關卡設置，讓學生對知識的學習充滿興趣，主動性得到提升；2.促進自主學習和協作學習，結合小組協作闖關模式，培養學生合作學習、協作探究的能力；3.科學的評估，開發學生自我評估和幫助教師進行過程性評估的工具，這種工具注重收集學生在游戲學習過程中生成的真實游戲數據，為教師的評估提供依據；4.對學生個性化學習的支持，根據學習者的認知能力等不同特點進行個性化的設計；5.根據學生的專業特點，加強學科間的融合，讓學生利用自身專業知識，作為設計者參與到游戲的開發過程中。密切結合學生的需求和偏好，在此基礎上開發出來的游戲也更容易被學生接受和喜愛。在教育游戲的設計過程中，應該強調為學習生成游戲、為學習對象生成游戲，設計一種有價值的學習體驗才是“游戲化”在學習領域中的應用之道。